Водохранилище сезонного регулирования

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:

 

Задание……………………………………………………стр. 2-3

Введение………………………………………………......стр. 4

1. Построение эмпирической кривой обеспеченности

(кривой распределения  ежегодных вероятностей 

превышения) годового стока реки и подбор

сглаживающей ее аналитической кривой………..стр. 5-8

2. Установление необходимости регулирования

стока реки. Построение гидрографа

среднемесячных расходов и потребления………...стр. 9-12

3. Определение параметров водохранилища

сезонного (годового) регулирования………………стр. 13-20

       Заключение……………………………………………..…стр. 21

       Литература………………………………………………...стр. 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

В связи с развитием промышленности, ростом городов, необходимостью интенсификации сельского хозяйства в последние годы уделяется большое внимание рациональному и экономному использованию водных ресурсов страны.

Гидрология – наука, которая изучает свойства воды, процессы, протекающие в водных объектах, к которым относятся с точки зрения водоснабжения реки, водохранилища, озера, моря и подземные источники, зависимость характеристик водных объектов от физико-географических факторов.

 

Естественный режим стока в большинстве случаев не совпадает с требованиями ряда отраслей народного хозяйства, возникающими при использовании водотоков. Целесообразно направленное изменение режима водных объектов для достижения бесперебойного и надежного обеспечения водой населения, промышленности и сельского хозяйства достигается регулированием  речного стока. Искусственное регулирование стока осуществляется с помощью возведения плотин и создания водохранилищ с целью изменения режима естественного стока для удовлетворения нужд различных отраслей народного хозяйства. Сток регулируется путем накопления воды в водохранилище в период половодья и паводков и расходования воды в период превышения потребления над притоком. Важнейшая задача регулирования стока – определение объема водохранилища.

 

Основная задача данного курсового проекта – построение водохранилища сезонного регулирования. Принцип работы которого заключается в перераспределении стока из многоводных сезонов на маловодные внутри года. При этом водопотребление каждого года удовлетворяется стоком этого же года. Такое регулирование обусловлено внутригодовой неравномерностью стока.

Водохранилище наполняется в период наибольшего притока, приуроченного к весенним и летне-осенним половодьям и паводкам, в периоды межени водохранилище сбрасывается. Недостатки воды в маловодные сезоны компенсируются избытками воды в многоводные сезоны.

Сезонное регулирование является наиболее распространенным и применяется практически для удовлетворения запросов различных участников водохозяйственного комплекса.

 

Чтобы непосредственно перейти к расчету водохранилища, сначала мы должны выполнить построение эмпирической кривой обеспеченности (кривой распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки и подбор сглаживающей ее аналитической кривой

Затем мы должны произвести установление необходимости регулирования стока реки, включающее расчет гидрографов притока и потребления.

И заключительный и самый важный этап  - это определение параметров водохранилища годового регулирования, который включает в себя следующие пункты:

• расчет морфометрических (батиграфических) кривых водохранилища;
• расчет полезного объема водохранилища годового регулирования таблично цифровым способом без учета потерь воды;
• расчет заиления и мертвого объема водохранилища;
• расчет потерь воды из водохранилища на испарение, фильтрацию, образование льда;
• расчет водохранилища с учетом потерь воды.

 

 

 

 

1. Построение эмпирической кривой обеспеченности (кривой распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки и подбор сглаживающей ее аналитической кривой.

 

    1.1. Рекомендуемая  последовательность выполнения  раздела.

 

Образование хронологического ряда изучаемых величин. Преобразование его в убывающий статистический ряд. Проверка однородности включаемых величин. Построение эмпирической кривой. Определение параметров аналитической кривой. Построение аналитической кривой, проверка ее сходимости с эмпирической кривой, установка погрешности определения параметров.

 

1.2. Методика выполнения расчетов.

 

1.2.1. Из задания (приложение 1) заносим в графы 2 и 3 табл.1.1 данные о средних значениях расходов воды за каждый из указанных календарный год. Выявляем пределы изменения годовых расходов воды за рассматриваемый период.

 

1.2.2. Размещаем в графе 4 значения годовых расходов воды (из графы 3) в убывающем порядке от наибольшего к наименьшему.

Находим сумму значений расходов всех n членов убывающего ряда и записывают ее внизу графы 4.

Определяем значение первого параметра данного ряда – его среднего арифметического

                          (1.1)

Выражаем значения всех параметров убывающего ряда в модульных коэффициентах (в долях среднего значения) и записываем в гр.6

    

                                    (1.2)

Для контроля вычислений находим сумму значений (гр.6), она должна быть равна числу членов ряда (n).

 

1.2.3. Значения Ki всех членов ряда являются ординатами точек эмпирической кривой обеспеченности. Их абсциссы определяются по выражению 

,

где pi – обеспеченность рассматриваемого члена со значением Ki в  убывающем ряду;

       n – общее число членов.

 

Заполняем таблицу 1.1 

Расчет эмпирической кривой обеспеченности годового стока реки и исходных данных для определения статистики λ1, λ2, λ3.

 

                                                                            Таблица 1.1

№	Календарный год		Убывающий ряд
	годы	Qгод,м3/с	Qгодi,м3/с	p=m/(n+1)*100%	Ki=Qгодi/Qгод	lgKi	KilgKi
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1971	27,20	48,20	3,2	1,67633	0,22436	0,37610
2	1972	24,00	44,80	6,5	1,55808	0,19259	0,30007
3	1973	38,00	44,00	9,7	1,53026	0,18476	0,28274
4	1974	42,80	42,80	12,9	1,48852	0,17276	0,25715
5	1975	44,00	38,00	16,1	1,32159	0,12110	0,16004
6	1976	29,40	37,80	19,4	1,31463	0,11880	0,15618
7	1977	28,00	35,00	22,6	1,21725	0,08538	0,10393
8	1978	25,00	31,20	25,8	1,08509	0,03547	0,03848
9	1979	21,60	30,60	29,0	1,06422	0,02703	0,02877
10	1980	21,20	30,40	32,3	1,05727	0,02419	0,02557
11	1981	22,40	30,00	35,5	1,04336	0,01843	0,01923
12	1982	31,20	29,40	38,7	1,02249	0,00966	0,00988
13	1983	23,80	28,00	41,9	0,97380	-0,01153	-0,01123
14	1984	26,00	27,20	45,2	0,94598	-0,02412	-0,02282
15	1985	30,00	26,00	48,4	0,90424	-0,04371	-0,03953
16	1986	21,60	25,80	51,6	0,89729	-0,04707	-0,04223
17	1987	20,40	25,00	54,8	0,86946	-0,06075	-0,05282
18	1988	20,00	24,60	58,1	0,85555	-0,06775	-0,05797
19	1989	22,40	24,00	61,3	0,83469	-0,07848	-0,06550
20	1990	25,80	23,80	64,5	0,82773	-0,08211	-0,06797
21	1991	35,00	23,20	67,7	0,80686	-0,09320	-0,07520
22	1992	30,40	22,40	71,0	0,77904	-0,10844	-0,08448
23	1993	22,40	22,40	74,2	0,77904	-0,10844	-0,08448
24	1994	37,80	22,40	77,4	0,77904	-0,10844	-0,08448
25	1995	30,60	21,60	80,6	0,75122	-0,12423	-0,09333
26	1996	48,20	21,60	83,9	0,75122	-0,12423	-0,09333
27	1997	23,20	21,20	87,1	0,73731	-0,13235	-0,09758
28	1998	24,60	20,80	90,3	0,72339	-0,14062	-0,10173
29	1999	20,80	20,40	93,5	0,70948	-0,14906	-0,10575
30	2000	44,80	20,00	96,8	0,69557	-0,15766	-0,10966
			∑Qгодi=		∑Ki=	∑lgKi=	∑KilgKi=
			862,6		30,00	-0,45	0,47
			ср.знач.=			λ2=	λ3=
			28,75			-0,015	0,016

 

Под данной таблицей определена сумма Qгодi и среднее значение (Ср.Qгод).

В гр.6 мы получили сумму значений (30), которая равна числу членов ряда (n), что является своеобразным контролем.

В гр.7 и гр.8 найдены суммы, а ниже приведены значения λ2 и λ3, которые рассчитаны по следующим формулам:

 

                                                             (1.6)

 

                                                          (1.7)

Данные  логарифмические статистики вычисляются для построения аналитической кривой обеспеченности. Их значения получились практическими равными по модулю, но различные по знакам, что является контролем.

По специальным монограммам определяем значение параметров CV и CS аналитической кривой обеспеченности трехпараметрического гамма распределения.

C v = 0,3; Cs=6C v .

1.2.4. Пользуясь таблицами ординат кривых трехпараметрического гамма-распределения, выписываем координаты аналитической кривой с соотношением CS/CV, наиболее близко соответствующим значениям найденных выше параметров.  Эту кривую совмещаем на одном графике с эмпирической кривой и визуально оцениваем степень согласования (см. рис. 1.1).

 

Координаты аналитической кривой обеспеченности годового стока.

 

P,%	Ki
0,1	2,8
0,5	2,22
1	2,01
3	1,68
5	1,55
10	1,37
20	1,19
30	1,08
40	1,01
50	0,94
60	0,88
70	0,83
80	0,77
90	0,7
95	0,65
97	0,62
99	0,57
99,9	0,5

 

 

 

 

Из построенного графика кривой обеспеченности годового стока видно, что точки эмпирической и аналитической кривой расположены не далеко друг от друга.

Необходимо визуально убедиться, что не осталось резко отклоняющихся точек, свидетельствующих о неоднородности соответствующих членов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Установление необходимости регулирования стока реки. Построение гидрографа среднемесячных расходов и потребления.

 

2.1. Рекомендуемая последовательность  выполнения раздела.

 

Определение минимального допускаемого расхода по условиям требований охраны природы, определение общих потребностей в воде, определение приточности воды в расчетный маловодный год, построение гидрографа среднемесячных расходов и потребления, подготовка других исходных данных.  

 

2.2 Порядок выполнения  расчетов.

 

2.2.1. Приведенные в задании данные отражают суммарные потребности в воде для различных целей (технического водоснабжения, гидроэнергетики, регулирования водного режима мелиорируемых земель). Кроме того, проверяют, достаточны ли утилитарные пропуски в нижний бьеф для обеспечения требований охраны природы.

 

В условиях РБ необходимо, чтобы расходы воды в реках не допускались ниже минимально допустимых

,

где

,

где Ммин.мес. – модуль минимального месячного стока, л/(с*км2), значения которого возьмем из задания для летне-осенней и зимней межени (приложение 2).

 

       Площадь F = 5160 км2.            

        Межень летне-осенняя  Ммин.мес. = 1,9 л/(с*км2); CV = 0,4; CS = 1,2.

        Межень зимняя Ммин.мес. = 2,3 л/(с*км2); CV = 0,3; CS = 0,4.

        Забор из верхнего бьефа за апрель – октябрь равен 8 м3/с, за ноябрь – март равен 4 м3/с.

        Пропуск  в нижний бьеф за апрель – октябрь равен 6 м3/с, за ноябрь – март равен 2 м3/с.

        Величину Qмин.доп определяют для летне-осенней и зимней межени.

Для определения модульного коэффициента К95 используют соответствующую таблицу координат аналитических кривых обеспеченности при заданных CV и CS для летне-осенней и зимней межени.

 

Летне-осенняя межень:

 

CV = 0,4

CS = 1,2

Примем, что  CS = X*CV , тогда выразим X = 3

Таким образом, CS = 3 CV, CV = 0,4

следовательно, из таблиц принимаем К95 = 0,487.

,

,

.